SISTEMAS CAD/CAM

Diseño Asistido por Computadora (CAD) significa usar la computadora como asistente en el diseño de partes o sistemas. CAM significa Manufactura Asistida por Computadora, según Korem (1983). La combinación de CAD y CAM en el término CDA/CAM simboliza el esfuerzo para integrar el diseño y la manufactura dentro de una actividad continua.

CAD (Computer Aided Design).

CAD puede ser definido como algunas actividades de diseño que involucra el uso efectivo de la computadora para crear, modificar o documentar un diseño de ingeniería según Groover (1990). CAD es comúnmente asociado con el uso de un sistema gráfico computarizado interactivo, refiriéndose a un sistema CAD. Se trata de un proceso de diseño informatizado para la creación de nuevos artículos y para la modificación de los ya existentes.

El CAD puede dirigir los problemas centrales de manufactura según Hunt (1989). Esto incluye el aumento de flujo de información, coordinación e incremento de flexibilidad y eficiencia. CAD ofrece mejoras en las áreas de manufactura (flujo de información, coordinación, eficiencia, flexibilidad) aplicando técnicas de computación para el control de herramientas de la producción para reunir y manipular información acerca del proceso. El uso de CAD promete un aumento en el grado de control en la empresa. CAD puede ayudar a preparar fábricas para ser más competitivas, reduciendo costos y riesgos en el proceso.

Estas son algunas razones importantes para el uso del sistema CAD:

1. Incrementar la productividad del diseñador.-Este es acompañado por la ayuda del diseñador a conceptuar el producto y sus componentes. Esto ayuda a reducir el tiempo requerido por el diseñador para sintetizar, analizar y documentar el diseño
2. Mejora la documentación del diseño.-Las gráficas de salida del sistema CAD resultan una mejor documentación del diseño como en dibujo práctico de manuales. Los dibujos de ingeniería son mejores y hay más estandarización en los dibujos, hay menos errores y gran legibilidad.
3. Mejora la calidad del diseño.- El uso de un sistema CAD con un equipo de cómputo adecuado y capacidades de paquetes permite al diseñador hacer un análisis de ingeniería más completo y considerar un número y variedad más grande y alternativas de diseño. La calidad del diseño resultante es por lo tanto mejor
4. Crea base de datos de manufactura.- En el proceso de crear la documentación para el diseño del producto, dimensiones de los componentes, especificación de los materiales, la mayoría de la base de datos requerida para manufacturar el producto también es creado.

Desde la primera etapa del ciclo de producción, la del diseño del producto, la computadora se incorpora a través de un software gráfico que permite crear manipular y representar productos en dos y tres dimensiones (2D, 3D), naciendo la tecnología CAD (Computer-Aided Design) según Ferre (1988).

Aplicaciones de CAD.

Diseño Mecánico. La gran industria mecánica fue de las pioneras del CAD, varios de los paquetes de software de más amplia difusión tuvieron su origen en los desarrollos efectuados por las empresas aeronáuticas europeas y americanas.

Hoy en día las transnacionales de todos los campos de la mecánica aeronáutica, automoción, maquinaria, etc., utilizan profusamente el CAD en todas las áreas de diseño. Disponen de cientos de estaciones de trabajo gráficas, dedicadas al diseño, dibujo, cálculo y simulación.

Cada día más el intercambio de información gráfica con los proveedores, se efectúa a través de soportes magnéticos (disquetes, discos compactos). Lo que obliga a los proveedores a disponer de equipos de CAD compatibles para interpretar la información recibida, y para elaborarla sin tener que volver a redefinirla. Y así encadena, la información gráfica llega a los proveedores de materiales en bruto, estampación, forja, inyección, modelado de materiales plásticos, etc.

La aplicación de CAD en el diseño mecánico ayuda a:

 

ü Estudios de distribución de espacios (Lay out).

ü Definición de formas exteriores.

ü Estudio de estilo exterior e interior.

ü Estudios ergonómicos.

ü Estudios de campos de visión.

ü Estudios de mecanismos.

ü Estudios de simulación aerodinámica.

ü Análisis estructural, dinámico, térmico.

ü Maquetas.

Diseño Electrónico: Es la segunda aplicación del CAD en cuanto a volumen de negocio en el mercado mundial. Por sus características es el tipo de diseño más fácil de automatizar, ya que utiliza una gran cantidad de símbolos y elementos repetitivos. Los dibujos son geométricamente muy sencillos, no precisa de superficies complejas ni modelos de tres dimensiones. El problema es que, por poco complejo que sea el circuito, la cantidad de elementos y conexiones es tan grande que es difícil de representar manualmente; prestándose a muchos errores, siendo muy laboriosa la introducción de modificaciones.

Ingeniería Industrial.

1. Distribuciones de planta.- Máximo aprovechamiento de espacio, mínima distancia entre elementos, secuencias determinadas, mínimo recorrido, etc.
2. Diseño y ubicación de redes de transporte.- electricidad, agua, gas. Aire comprimido.
3. Diseño de los edificios industriales.

6.4.2. CAM (Computer-Aided Manufacturing)

La segunda etapa del ciclo de producción es la Ingeniería del proceso, que una vez definido el producto en la etapa de diseño; estudia y establece los medios, máquinas-herramientas, los métodos y tiempos de fabricación según Ferre (1988). La computadora apoyada en software de simulación de maquinado, es una herramienta potente en manos del técnico, creándose el llamado CAM (Computer Aided Manufacturing), tecnología que incluye también la aplicación de la computadora al taller.

CAM se define como el uso efectivo de la tecnología de la computadora en la planeación y control de la función de la manufactura. El sistema CAM se emplea para el control directo de los equipos de proceso y/o transporte y manejo de materiales, o para apoyar indirectamente las operaciones de fabricación.

Se trata básicamente de sistemas que controlan las operaciones de las máquinas herramientas en el taller. Como ya se ha mencionado, éstas pueden desarrollar varias operaciones, por lo que se le suministran instrucciones desde un ordenador en relación a las que deberán llevar a cabo para obtener los distintos tipos de artículos

Entre los beneficios de la aplicación del CAM se encuentra:

1. La posibilidad de utilizar casi por completo la mejor fiabilidad de las máquinas frente a la variabilidad humana

2. La mayor consistencia entre los distintos artículos fabricados y

3. Los ahorros de tiempo provocados por la menor necesidad de tiempo de operadores.

Para esto es necesario que el Ingeniero de fabricación cree un entorno adecuado con los equipos y software que gobernarán las operaciones de las máquinas. La información que un sistema CAM necesita para ejecutar su cometido hade ser geométrica y tecnológica. La información geométrica ha de referirse a las dimensiones y forma de la pieza, las tolerancias y el acabado superficial, las dimensiones de la herramienta, sus desplazamientos, etc. La información tecnológica ha de indicar las velocidades, el material, los refrigerantes, el proceso de selección dela herramienta, etc.

Aplicaciones de CAM

Las aplicaciones del CAM pueden ser divididas en dos grandes categorías las cuales representan dos diferentes niveles de envolvimiento de la computadora en las operaciones de la planta:

1. Planeación de la manufactura

2. Control de la manufactura

Las aplicaciones del CAM en la planeación de la manufactura son aquellas en las que la computadora es usada indirectamente para soportar la función de la producción. Las aplicaciones de manufactura asistida por computadora para la categoría de planeación son:

ü Estimación de costos

ü Planeación del proceso asistido por computadora (CAPP)

ü Datos para maquinado computarizado.

ü Programación de partes con control numérico.

ü Balanceo de líneas

ü Desarrollo de estándares de trabajo

ü Planeación de la producción e inventarios.

La segunda aplicación de CAM concierne al desarrollo de sistemas computacionales para implementar la función de control de manufactura, que consiste en el manejo y control de las operaciones físicas en la fábrica. El control de procesos, control de calidad y monitoreo de procesos son incluidos aquí.